Beginners verwarren vaak "PCB-schema's" met "PCB-ontwerpbestanden" als het over printplaten gaat, maar in werkelijkheid verwijzen ze naar verschillende dingen. Het begrijpen van de verschillen tussen beide is de sleutel tot het succesvol produceren van PCB's. Om beginners hierin te begeleiden, legt dit artikel de belangrijkste verschillen tussen PCB-schema's en PCB-ontwerp uit.
Wat is PCB
Voordat we ingaan op het verschil tussen schema en ontwerp, moeten we eerst begrijpen wat een PCB is.
In principe bevinden zich in elektronische apparaten printplaten, ook wel printed circuit boards genoemd. Deze groene printplaat van edelmetaal verbindt alle elektrische componenten van het apparaat en zorgt ervoor dat het normaal functioneert. Zonder printplaat werkt elektronische apparatuur niet.
PCB-schema en PCB-ontwerp
Het PCB-schema is een eenvoudig tweedimensionaal circuitontwerp dat de functionaliteit en connectiviteit tussen verschillende componenten weergeeft. Het PCB-ontwerp is een driedimensionale lay-out, waarbij de positie van de componenten wordt gemarkeerd nadat is gegarandeerd dat het circuit normaal functioneert.
Het PCB-schema is daarom het eerste onderdeel van het ontwerpen van een printplaat. Dit is een grafische weergave die gebruikmaakt van afgesproken symbolen om circuitverbindingen te beschrijven, zowel in geschreven vorm als in datavorm. Het geeft ook aan welke componenten gebruikt moeten worden en hoe ze verbonden zijn.
Zoals de naam al doet vermoeden, is het PCB-schema een plan en een blauwdruk. Het geeft niet aan waar de componenten precies worden geplaatst. Het schema schetst hoe de PCB uiteindelijk verbonden zal worden en vormt een belangrijk onderdeel van het planningsproces.
Nadat de blauwdruk is voltooid, is de volgende stap het PCB-ontwerp. Het ontwerp is de lay-out of fysieke weergave van het PCB-schema, inclusief de lay-out van de kopersporen en -gaten. Het PCB-ontwerp toont de locatie van de bovengenoemde componenten en hun verbinding met koper.
PCB-ontwerp is een fase die verband houdt met prestaties. Ingenieurs bouwden echte componenten op basis van het PCB-ontwerp, zodat ze konden testen of de apparatuur naar behoren werkte. Zoals eerder vermeld, zou iedereen het PCB-schema moeten kunnen begrijpen, maar het is niet eenvoudig om de functie ervan te begrijpen door alleen naar het prototype te kijken.
Zodra deze twee fasen zijn voltooid en u tevreden bent met de prestaties van de PCB, moet u deze via de fabrikant laten uitvoeren.
PCB-schema-elementen
Nadat we het verschil tussen de twee globaal hebben begrepen, bekijken we de elementen van het PCB-schema eens nader. Zoals we al zeiden, zijn alle verbindingen zichtbaar, maar er zijn enkele aandachtspunten:
Om de verbindingen duidelijk te kunnen zien, zijn ze niet op schaal gemaakt; in het PCB-ontwerp kunnen ze heel dicht bij elkaar zitten
Sommige verbindingen kunnen elkaar kruisen, wat eigenlijk onmogelijk is
Sommige links kunnen zich aan de andere kant van de lay-out bevinden, met een markering die aangeeft dat ze gekoppeld zijn
Deze PCB-‘blauwdruk’ kan één pagina, twee pagina’s of zelfs een paar pagina’s beslaan om alle inhoud te beschrijven die in het ontwerp moet worden opgenomen
Tot slot willen we benadrukken dat complexere schema's per functie gegroepeerd kunnen worden om de leesbaarheid te verbeteren. Het op deze manier rangschikken van verbindingen gebeurt in de volgende fase niet meer en de schema's komen meestal niet overeen met het uiteindelijke ontwerp van het 3D-model.
PCB-ontwerpelementen
Nu is het tijd om dieper in te gaan op de elementen van het PCB-ontwerpbestand. In deze fase zijn we overgestapt van geschreven blauwdrukken naar fysieke representaties, geconstrueerd met laminaat of keramische materialen. Wanneer een bijzonder compacte ruimte vereist is, vereisen sommige complexere toepassingen het gebruik van flexibele PCB's.
De inhoud van het PCB-ontwerpbestand volgt de blauwdruk die is vastgelegd in de schematische stroom, maar zoals eerder vermeld, verschillen de twee qua uiterlijk sterk. We hebben PCB-schema's besproken, maar welke verschillen zijn er te zien in de ontwerpbestanden?
Wanneer we het over PCB-ontwerpbestanden hebben, hebben we het over een 3D-model, inclusief een printplaat en ontwerpbestanden. Deze kunnen enkellaags of meerlaags zijn, hoewel twee lagen het meest voorkomen. We zien enkele verschillen tussen PCB-schema's en PCB-ontwerpbestanden:
Alle componenten zijn op de juiste maat en positie geplaatst
Als twee punten niet met elkaar verbonden mogen worden, moeten ze een omweg maken of overschakelen naar een andere PCB-laag om te voorkomen dat ze elkaar op dezelfde laag kruisen
Bovendien, zoals we al kort bespraken, besteedt PCB-ontwerp meer aandacht aan de daadwerkelijke prestaties, omdat dit tot op zekere hoogte de verificatiefase van het eindproduct is. In deze fase komt de praktische bruikbaarheid van het ontwerp in het geding, en moeten de fysieke eisen van de printplaat in overweging worden genomen. Enkele hiervan zijn:
Hoe zorgt de afstand tussen de componenten voor voldoende warmteverdeling?
Connectoren aan de rand
Wat betreft de huidige en warmteproblemen, hoe dik moeten de verschillende sporen zijn?
Omdat fysieke beperkingen en eisen ervoor zorgen dat PCB-ontwerpbestanden er meestal heel anders uitzien dan het ontwerp op het schema, bevatten de ontwerpbestanden een zeefdruklaag. De zeefdruklaag geeft letters, cijfers en symbolen aan om technici te helpen bij het assembleren en gebruiken van de printplaat.
Het is noodzakelijk dat alles volgens plan werkt nadat alle componenten op de printplaat zijn gemonteerd. Zo niet, dan moet u opnieuw tekenen.
tot slot
Hoewel PCB-schema's en PCB-ontwerpbestanden vaak met elkaar worden verward, verwijzen PCB-schema's en PCB-ontwerp in feite naar twee afzonderlijke processen bij het maken van een printplaat. Het PCB-schema dat de processtroom kan weergeven, moet worden gemaakt voordat het PCB-ontwerp kan worden uitgevoerd, en het PCB-ontwerp is een belangrijk onderdeel bij het bepalen van de prestaties en integriteit van de PCB.